DESCRIPCIÓN DE LO CONOCIDO EN LA MATERIA

En la producción de metales por electrólisis, es muy importante poder observar los problemas que puedan ocurrir en el interior de las Celdas de hormigón polimérico, que trabajan en ambiente de ácidos o de álcalis y a alta temperatura.

Estas Celdas son profundas y el electrolito es de color oscuro, por lo que a simple vista es imposible ver nada al interior de la Celda.

Con el objetivo de mejorar la calidad del depósito sobre el cátodo, suele inyectarse aire u otros gases para agitar el electrolito y uniformar la concentración de este, lo que ayuda a evitar la cristalización de electrolito, a disminuir el efecto de la capa límite y a mejorar la calidad del depósito catódico, pero el burbujeo dificulta más aún la visualización desde fuera de la Celda. Al interior de las Celdas, la agitación por la circulación del electrolito, provoca el movimiento de los electrodos (ánodos y cátodos) y el arrastre de sólidos (barros anódicos), lo que puede producir problemas, disminuyendo la eficiencia de corriente, e incluso generando cortocircuitos, y que dependiendo de la magnitud pueden obligar a detener la operación, con las consiguientes pérdidas de producción.

Intentando detectar tempranamente la producción de cortocircuitos, se ha utilizado la observación mediante Cámaras Infra Rojas, ubicadas en los puentes grúas que circulan por sobre las Celdas. Este procedimiento es muy útil para ubicar zonas de Celdas con problemas que generan calor, porque las grúas recorren toda la Planta en poco tiempo, generando una imagen que es fácil de leer, ya que los cortocircuitos se ven claramente como manchas blancas sobre fondo negro, en el papel. Sin embargo, la imagen es externa y no alcanza a detectar lo que sucede al interior de la Celda.

Ocasionalmente se intentó la introducción de cámaras de video de pequeño tamaño al interior de las Celdas, sumergiéndolas en el electrolito, las que se conectaban a pantallas con tubos de rayos catódicos (CRT), que utilizan alto voltaje para su funcionamiento. Este procedimiento ha quedado en desuso, debido a que los campos magnéticos generados por las altísimas corrientes que se usan para depositar el metal en los cátodos, interfiere con la generación de imagen en la pantalla y también debido a los inconvenientes que representa la introducción de cables de alimentación eléctrica de 110 o 220 volts, en ambientes agresivos, normalmente húmedos, con vapores ácidos y a temperaturas relativamente altas, lo que implica riesgos relacionados con la seguridad de los operadores y las instalaciones. En otros ámbitos, la inspección subacuática, se realiza mediante endoscopios, como en la inspección de los elementos combustibles sumergidos en el agua pesada de las piscinas de los Reactores Nucleares, como el indicado en la publicación WO9802888 A2. Para la inspección de estructuras subacuáticas, se ha utilizado un dispositivo consistente en una cámara de video, alojada en un compartimento estanco sumergible, conectado a un mando con un cable flexible para girar la cámara en un ángulo de visión de 360° y con otros cables para la visualización de las imágenes de video, como el descrito en la solicitud WO2008110636 (A1)- 2008-09-18.

Otro dispositivo para la inspección de estructuras subacuáticas, se menciona en la Patente GB2441765A, que consiste en un sistema de cámara, montado en un brazo robótico y medios para controlar sus movimientos. Otro método, sistema y aparato para ver y obtener imágenes de estructuras sumergidas se describe en la solicitud WO2004US30162 20040915.

Todos los dispositivos mencionados son complejos, y no apropiados para utilizarse en un medio estrecho, agresivo y hostil, como el que representa el interior de las Celdas Electrolíticas, en que los espacios entre ánodos, cátodos y estructuras son muy pequeños, con un electrólito fuertemente ácido o básico a temperatura alta y con el electrólito permanentemente en movimiento. La distancia típica entre centros de ánodos y cátodos es de 100 mm, de modo que la distancia libre entre las caras que se enfrentan, es aún menor, ya que cada electrodo se sostiene de una barra de 25 mm aproximadamente, dejando solo 50 mm para la introducción de la cámara al espacio inter-electródico, y en el caso de la Electro obtención, la separación va disminuyendo a medida que progresa el deposito de los iones metálicos del electrolito sobre el cátodo.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

Esta invención consiste en un dispositivo de visualización portátil sumergible, compuesto por una o más cámaras digitales de video (1 , 6 o 7), con conexión serie universal (USB) o mini USB (4), encapsuladas en compartimentos estancos herméticos, con una cara trasparente típicamente delante del lente, cámaras provistas de iluminación de diferentes longitudes de onda, típicamente mediante una cantidad de emisores (5), ubicadas en un extremo de un tubo hueco (2), de largo fijo o telescópico, fabricado con un material dieléctrico, resistente a temperaturas de entre 10 a 150 °C, preferentemente entre 55° y 90°C, y resistente químicamente a los ácidos y/o álcalis, típicamente una resina polimérica, por cuyo interior del tubo hueco se llevan los cables que terminan en conectares USB o mini USB (8), tubo que en su otro extremo se une a una manilla transversal (3). Estos conectares USB se pueden conectar a un monitor de video de un computador portátil u otro aparato similar.

Una característica importante de las Cámaras de video digitales para estos efectos, es que no son afectadas en su funcionamiento por campos eléctricos o magnéticos intensos.

Si se usan varias Cámaras digitales, entonces puede dividirse la Pantalla del computador u otro aparato similar, para acomodar simultáneamente todas las imágenes provenientes de las cámaras. Cuando alguna de las vistas aparece algo más interesante, se vuelve a pantalla completa para esa imagen.

El campo visual de la Cámara de video digital, puede iluminarse mediante dispositivos que emitan diferentes longitudes de onda, como visible, infrarroja o ultravioleta, según se obtenga la mejor imagen de acuerdo al medio en el que corresponda efectuar la observación.

Dentro de los problemas técnicos que pretende resolver la presente invención, consiste en evitar o disminuir las pérdidas de producción que se originan al detener la operación, para reparar daños o fallas que no se detectaron a tiempo, o cortocircuitos entre ánodos y cátodos, que se producen durante la operación al interior de las Celdas Electrolíticas. Estos cortocircuitos se producen ya sea por movimiento de dichos ánodos y cátodos, por depósito catódico puntual, por acumulación de sólidos en el piso de la Celda, o por desprendimiento parcial del depósito catódico. La solución a estos problemas se posibilita porque al captar el problema mediante las Cámaras digitales y visualizarlo en la o las pantallas que se conecten, se hace posible introducir herramientas y trabajar con ellas al interior de la Celda, sin necesidad de interrumpir la operación. Otros problemas técnicos que resuelve la presente invención, se basan en el hecho de poder tomar imágenes, bajo las condiciones previamente definidas, con una alta calidad y no distorsionadas; también está el hecho de poder tomar estas imágenes con una restricción de tamaño por el haz de luz reducido entre celdas; y finalmente trabajar en ambientes corrosivos y a temperaturas relativamente elevadas sin deteriorar el equipo introducido en el electrolito.

Una de las realizaciones de estas Invención, sin que por ello se pierda su generalidad, se muestra en la Figura 1/15 y 2/15, las que incluyen una Cámara de video digital encapsulada (1 ) con 12 emisores (5) alrededor del lente, unida a un tubo dieléctrico (2), fabricado con una resina polimérica, de preferencia cPVC (Polivinilcloruro clorado) en cuyo interior se ubican los cables (8) de alimentación de energía y transmisión de señal de video, con uno o más conectores serie universal USB o Mini USB (4), que salen del tubo en el extremo próximo al mango (3). Las dimensiones de este dispositivo deben adaptarse al tipo de Celda electrolítica en que se vaya a emplear, aunque para una Celda típica, el tubo puede ser de 180 cm de largo, 25 mm de diámetro y 20 cm de largo de la manilla.

Otra realización de esta Invención, se muestra en las Figuras 4/15 y 5/15, en las que se incorpora una segunda Cámara de video digital encapsulada, girada en 180° respecto de la Cámara (1 ), lo que permite ver simultáneamente un ánodo y el cátodo que lo enfrenta.

Otra realización de esta Invención, se muestra en las Figuras 6/15 y 7/15, en las que se incorpora una segunda Cámara de video digital encapsulada (6), girada en 90° respecto de la Cámara (1), lo que permite ver simultáneamente la superficie de un electrodo y transversalmente su segmento de electrolito.

Otra realización de esta Invención, se muestra en las Figuras 8/15, 9/15, 10/15, 11/15 y 12/15, en las que la Cámara de video digital encapsulada (7), se ubica en un plano perpendicular al tubo (2), lo que permite ver directamente hacia abajo, en dirección al piso de la Celda para controlar el estado de los barros anódicos. Cuando éste dispositivo de visualización se va introduciendo lentamente al interior de la Celda, se puede determinar a que altura del electrodo está el problema cuando lo hay, y entonces elegir que realización de este invento utilizar, y a qué altura estacionarlo para poder trabajar en la solución de él.

Otra realización de esta invención, se muestra en las Figuras 13/15 y 14/15, en las que se ha incorporado un espejo plano (11 ), con una inclinación a 45° respecto al lente de la Cámara de video digital, y una placa trasparente (9), con el fin de observar el campo visual por debajo de los ánodos y cátodos.

Otra realización de esta invención se muestra en la Figura 15/15, en la que se ha reemplazado el tubo rígido (2), por un tubo plegable (10), a fin de cambiar el ángulo de observación del campo visual.

En otra realización de esta invención, el tubo rígido se reemplazó por un tubo telescópico.

DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

La Figura 1/15 muestra una vista en Planta Superior, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, con una Cámara digital de Video en su extremo inferior. La Figura 2/15 muestra una vista en Elevación Anterior, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, con una Cámara digital de Video en su extremo inferior. La Figura 3/15 muestra una vista en Perspectiva Paralela del extremo inferior, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, en el que se puede apreciar la cara anterior de un tipo de configuración de la Cámara digital de Video y su conexión al tubo rígido y los cables para la conexión de la Cámara a la Pantalla de Video.

La Figura 4/15 muestra una vista en Planta Superior, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, que incluye dos Cámaras digitales de Video posicionadas a 180°, en relación de una con respecto a la otra.

La Figura 5/15 muestra una vista en Elevación Anterior, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, que incluye dos Cámaras digitales de Video posicionadas a 180°, en relación de una respecto de la otra.

La Figura 6/15 muestra una vista en Planta Superior, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, que incluye dos Cámaras digitales de Video posicionadas a 90°, en relación de una respecto de la otra.

La Figura 7/15 muestra una vista en Elevación Anterior del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, que incluye dos Cámaras digitales de Video posicionadas a 90°, en relación de una respecto de la otra.

La Figura 8/15 muestra una vista en Perfil Izquierdo, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, con una Cámara digital de Video en su extremo inferior, orientada perpendicularmente al eje del dispositivo de Visualización, para observar el fondo de la Celda.

La Figura 9/15 muestra una vista en Elevación Anterior parcial del extremo inferior, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, con una Cámara digital de Video en su extremo inferior, orientada perpendicularmente al eje del dispositivo de Visualización, para observar el fondo de la Celda.

La Figura 10/15 muestra una vista en Planta Superior parcial del extremo inferior, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, con una Cámara digital de Video en su extremo inferior, orientada perpendicularmente al eje del dispositivo de Visualización, para observar el fondo de la Celda.

La Figura 11/15 muestra una vista en Planta Superior, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, con una Cámara digital de Video en su extremo inferior, orientada perpendicularmente al eje del dispositivo de Visualización, para observar el fondo de la Celda. La Figura 12/15 muestra una vista en Elevación Anterior, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, con una Cámara digital de Video en su extremo inferior, orientada perpendicularmente al eje del dispositivo de Visualización, para observar el fondo de la Celda.

La Figura 13/15 muestra una vista en Elevación Anterior, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, con una Cámara digital de Video en su extremo inferior y con un espejo a 45° para cambiar el campo de visión.

La Figura 14/15 muestra una vista en Planta Superior, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, con una Cámara digital de Video en su extremo inferior y con un espejo a 45° para cambiar el campo de visión.

La Figura 15/15 muestra una vista en Elevación Anterior, del Dispositivo de Visualización Portátil Sumergible, para observación remota del interior de Celdas Electrolíticas de Producción de Metales, con una Cámara digital de Video en su extremo inferior, construido con un tubo plegable, que permite la observación en diversos ángulos. Los números indicados en las Figuras, tienen el siguiente significado:

(1) Cámara digital de Video encapsulada.

(2) Tubo del dispositivo.

(3) Mango del dispositivo.

(4) Conector serie universal USB o micro USB.

(5) Elemento emisor de luz para iluminar el entorno de la Cámara digital de Video, de longitud de onda en el espectro visible, infrarrojo o ultravioleta.

(6) Segunda Cámara digital de Video USB encapsulada, en posición lateral.

(7) Cámara digital de Video encapsulada.

(8) Cable para conector serie universal USB o mini USB.

(9) Placa trasparente de la cápsula.

(10) Tubo flexible.

(11 ) Espejo plano.

EJEMPLO DE APLICACIÓN

A fin de probar la utilidad de esta invención, se generó en una Celda Piloto, un cortocircuito entre dos electrodos contiguos. A continuación, se llenó la Celda con electrolito y se conectó la energía eléctrica para proceder a depositar metal sobre los cátodos, iniciándose la alimentación de electrolito y de gas de burbujeo.

A continuación, se tomó fotografías con una Cámara fotográfica provista de iluminación relámpago, con lo que solo se logró visualizar un color oscuro parejo, sin detalles que permitieran reconocer el problema.

A continuación, se introdujo manualmente el dispositivo de visualización de esta invención, con una cámara de video digital apuntando hacia abajo, con la que se pudo ver de inmediato, en el monitor del computador portátil asociado, que había un corto circuito a media altura de los electrodos. Seguidamente, se introdujo un dispositivo de visualización de visión en ángulo recto de esta invención, con sensibilidad a la longitud de onda correspondiente al infrarrojo, el que se estacionó a media altura de los electrodos para examinar la superficie de éstos y la magnitud del corto circuito. Mediante un gancho de material aislante, se removió el material que producía el corto circuito entre los electrodos, con lo que se continuó depositando metal en el cátodo sin mayores inconvenientes y sin necesidad de detener la operación.